[發明專利]一種電力系統全數字動態仿真系統

有效

• 申請號: 201110141896.1
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102209074A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 徐得超;裘微江;李亞樓;田芳;郭劍;邱健;施浩波;嚴劍峰;黃彥浩;康建東
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/08
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于電力系統仿真技術領域，具體講涉及一種電力系統全數字動態仿真系統。

背景技術

大規模交直流電力系統的動態過程按照仿真時間長短一般可以分為三類：電磁暫態過程、機電暫態過程和中長期動態過程。后兩者緊密聯系，沒有明確的界限。機電暫態仿真研究電力系統受到大干擾后，各同步發電機保持同步運行并過渡到新的或恢復到原來穩態運行方式的能力。中長期動態仿真研究電力系統受到擾動后的較長時間的系統動態過程，包括自動發電控制、繼電保護、安穩控制、鍋爐汽機以及核反應系統等動態過程。電力系統中的全數字動態仿真兼具二者功能，并且能夠較長時間地詳細模擬變電站操作、繼電保護、安穩裝置等動作的動態過程數字仿真軟件。目前市場上商業的仿真軟件側重于模型的高精度仿真分析計算，如電力系統綜合穩定程序(PSASP)、電力系統分析軟件包(PSD)等；而工程應用的仿真軟件側重于調度培訓或者繼電保護仿真，模擬調度員日常運行調度操作。這些仿真軟件在某一特定的應用領域功能十分強大，但仿真的精度和真實性往往不能兼顧。例如，能夠詳細模擬變電站開關動作和繼電保護動作配合情況的工程化仿真軟件往往計算精度低，仿真結果不符合實際物理現象；而能夠進行高精度仿真分析計算的仿真軟件卻無電網接線分析功能，既不能詳細模擬變電站開關刀閘動作，也不能模擬繼電保護的動作配合情況等。

技術人員知曉，總線是一種描述電子信號傳輸線路的結構形式，是信號線的集合，子系統間傳輸信號的公共通道。而在計算機系統中，總線則是CPU、內存、輸入、輸出設備傳遞信息的公共通道，主機的各個部件通過總線相連接，外部設備通過相應的接口電路再與總線相連接。將總線技術引入到軟件系統集成中，稱之為軟總線。軟總線是軟件系統中處理各個組件間相互通信、協調與控制的核心，任何符合一定標準的應用程序都可以通過適配器以插件方式獲得軟總線的支持。通信中間件技術是軟總線實現的基礎。通信中間件技術框架提供了一個環境，允許兩個或者多個應用程序間建立會話并相互交換數據，而不限制應用程序所處的操作系統環境。一般而言，數據交換將觸發一個或多個事務。通信中間件技術框架可對應用程序開發人員隱藏網絡協議的細節而只關注應用功能的開發，達到提高開發效率的目的。采用通信中間件技術構建系統軟總線目前在電力系統調度自動化領域已經得到應用，效果甚好。

本申請發明人通過深入分析成熟可靠的各類電力系統分析軟件諸如電力系統網絡拓撲程序、繼電保護仿真、機電暫態仿真程序等功能及其輸入輸出數據結構，提出了采用通信中間件技術搭建起每個程序之間的數據交換通道，使得這些程序能夠相互協調運行，可以實現電力系統全數字動態仿真。采用中間件技術構建的新的電力系統全數字動態仿真系統不僅具備原有程序的固有功能，而且使得仿真程序能夠詳細模擬變電站主接線開關動作和繼電保護配合動作情況以及自動裝置動作等，可更進一步拓展原有電力系統仿真程序的功能。

本申請中所涉及的術語分別定義如下：

通信中間件介于應用系統與系統軟件之間的軟件，使用系統軟件所提供的功能，連接不同的應用軟件，達到資源共享和功能共享的目的。

軟總線面向對象的管理分布式對象動態集合的通信系統，使用軟總線對象的應用能夠通過網絡與運行在不同系統上的其他進程共享數據和功能。

應用服務對象基于通信中間技術開發，在軟總線環境下運行的具有面向對象特征的應用程序。

電力系統網絡拓撲是根據斷路器、刀閘或者設備的狀態把諸如發電機、負荷、并聯電容電抗、輸電線、變壓器等連接的電網轉換成能用于電力系統分析計算的母線-支路模型，并且識別相互孤立的電氣子系統的電力系統分析功能。

繼電保護仿真是根據電網運行狀態信息和網絡拓撲結構信息，模擬電力系統繼電保護裝置動作行為的電力系統分析程序。

實時數據庫是運行快速能滿足數據共享和實時要求的主內存數據庫，存儲有包括基本的電網元件參數、網絡結構，動態模型參數等信息的電網模型。

磁盤數據庫各種商用數據庫管理系統，如oracle、sybase、mysql等。

電力系統機電暫態仿真研究電力系統受到大干擾后，各同步發電機保持同步運行并過渡到新的或恢復到原來穩態運行方式的能力。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于通信中間件的軟總線技術框架，實現電力系統網絡拓撲、繼電保護仿真、機電暫態仿真等功能模塊的協調運行，拓展傳統仿真程序的應用功能，共同完成電力系統全數字動態仿真的任務，為電力系統規劃、生產、研究、培訓等方面提供功能齊全并且高效的仿真工具。